法國科學(xué)家研究玻璃熔化過程以求節(jié)能方法

  玻璃是日常生活中再稀松平常不過的物品，大到建筑物的裝飾、小到喝水的杯子都離不開玻璃。但是玻璃在制作過程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)一直是個謎，人們只能憑經(jīng)驗(yàn)在1500攝氏度到1700攝氏度的高溫環(huán)境中熔化玻璃水，如此高的溫度毫無疑問消耗了大量能源。近日，法國科學(xué)家和一個國際知名玻璃制造商合作，初步揭開了玻璃制作過程中化學(xué)反應(yīng)之謎。
　　
　　玻璃是最古老的人造材料之一，歷史可追溯到公元前3500年的美索不達(dá)米亞，當(dāng)時人們將石英、碳酸鈉等原料磨成粉末，然后在極高的溫度下將“化學(xué)粉末”熔化成玻璃水，最后就可以根據(jù)需要冷卻定型，或者吹制成玻璃瓶等。
　　
　　雖然人類掌握了玻璃的制作方法，卻對玻璃熔化過程中幾種化學(xué)成分的反應(yīng)原理不得而知。直到現(xiàn)在人們制作玻璃時還是憑經(jīng)驗(yàn)將溫度保持在1500攝氏度以上。要想制作出幾乎沒有瑕疵的玻璃，就要盡可能地減少氣泡和顆粒結(jié)晶的殘留，這個過程要進(jìn)一步把溫度提高到1700攝氏度。如此高的溫度毫無疑問會消耗很多能源，非常不利于環(huán)保。
　　
　　統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示2005年全球玻璃制造業(yè)消耗能源達(dá)到86.5太瓦時。為了揭開這個說大不大、說小不小的“歷史遺留難題”，法國國立科研中心的科學(xué)家聯(lián)合國際知名玻璃制作商圣戈班公司進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)?？茖W(xué)家按照普通玻璃制作過程所需原料進(jìn)行選材：三分之二的硅土混合三分之一的碳酸鈉、以及其他必要原料，將它們混合后逐步加熱，看看這些原料在哪個溫度范圍內(nèi)開始熔化。當(dāng)然，這個過程用肉眼觀察是無法實(shí)現(xiàn)的，科學(xué)家借助了最先進(jìn)的Ｘ射線微斷層成像技術(shù)，跟蹤記錄化學(xué)成分的反應(yīng)過程。科學(xué)家將數(shù)百張圖像合成制作出一段視頻，能夠觀察到玻璃水中結(jié)晶體的活動和熔合過程，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在750攝氏度到930攝氏度的溫度范圍內(nèi)，化學(xué)成分已經(jīng)開始熔合形成玻璃水。
　　
　　這項(xiàng)研究結(jié)果意味著，制作玻璃其實(shí)用不著1500攝氏度的高溫，下一步科學(xué)家將深入研究化學(xué)結(jié)晶在低溫即開始熔化的原理，希望未來能開發(fā)出低溫制作玻璃的方法以達(dá)到節(jié)約能源的目的。玻璃在人們的日常生活中隨處可見，如果低溫制作方法能夠?qū)崿F(xiàn)，節(jié)能環(huán)保的玻璃未來將在更多領(lǐng)域造福人類。